固定膜污水处理系统的“前世今生”

　　 废水工程这门具有艺术性的科学刚刚历经了百年发展，在此期间，应用技术无疑在促进疾病控制和环境保护领域取得显著进展。固定膜处理系统扮演着整个历程中的重要角色，尤其是因为这项技术代表了原始的生物机制。比如滴滤池、间歇性滤池和接触床都隶属于固定膜生物处理系统。固定膜生物处理系统主载了污水处理技术几十年。虽然一度被悬浮生长处理系统抢了风头，但毫无疑问的是，现如今它又再次走入公众的视野。

　　鉴于相关历史的重要性，以及固定膜生物处理系统未来的发展趋势，本文将探究固定膜技术背后的“家谱”，力争根据已有的文献资源，做到考据充分，内容翔实，以促进相关领域文献的进一步完善和细化。

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　　1850-1875

　　正如狄更斯在1859年经典故事中的描述，“这是最好的时代，这是最坏的时代。”这个文学形象尖锐地描绘了十九世纪中叶，看似为世人带来祝福的工业革命，实际上在面对大规模传染病时却是这般无力。

　　霍乱，仅仅是爆发于不列颠群岛内四种致命疾病的其中之一，这个恐怖的疾病传播整整蔓延了十年之久。毫无疑问，这些传染性疾病的爆发与当时糟糕的环境卫生条件有着直接的联系。

　　然而，当时的细菌学刚刚进入起步阶段，只能为粪便污染和疾病传播之间的潜在关系提供一些模糊的线索。对于污水处理等概念，完全还属于天方夜谭。但是启蒙已经逐渐诞生，接下来，1858年《The NuisanceRemoval Act》立法颁布，专门用以控制污水排放。不过，控制重点迅速转向疾病，流行病学John Snow博士的同年纪念刊物中如是说。

　　英格兰短期内组织开展了一系列皇家委员研讨会，负责有关污水处理问题的研究。他们初步发现，就当前发展水平而言，化学沉淀、过滤和灌溉都是最先进的技术，而过滤和灌溉对于土地修复都具有一定的作用。还有一些听起来比较奇特的方法，比如其中的一种称之为ABC工艺，采用的过滤材料是由明矾、血液和粘土混合而成。

　　然而，那时还没有一种能和生物处理搭上边的有效处理机制。1865年，AlecanderMueller博士发现污水通过一个长满活性微生物的滤柱之后，可以得到净化，而这一观点，给了当时的科学界很大启示。

　　Mueller博士，这位柏林的杰出化学家，几年之后提出了生物净化工艺专利。毫无疑问，无论是Mueller博士的专利还是他提出的这个理念，在当时都引起了人们的广泛关注。

　　1868年，英国皇家委员会成员之一，Edward Frankland爵士，开始对污水处理的滤料性能展开详细研究，从粗砾石到泥炭土。他每天两次给填满滤料的过滤柱里通入污水，滤料的过滤性能一直维持了四个多月。虽然当时对过滤处理的理解还仅仅归功于物化作用，但是由此建立起来的间歇过滤理念已经诞生。

　　基于这些结果，皇家委员会开始非常重视利用间歇过滤。1871年，J. Bailey-Denton在威尔士建立了第一个全规模应用设施，这个设施的成功，以及接下来其他几个成功的案例，引得几位工程师开始实践Frankland的理念。

　　不幸的是，这些工程师常常会忽视一些关键因素的差异，比如土壤渗透性、间歇时间，这就使得试验故障频频发生。历经多个失败案例后，人们对间歇过滤理念的兴趣已经荡然无存。

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　　1875-1900

　　在Mueller成功十年之后，一些研究人员开始探索可作用于污水净化的微生物。1877年，Schloesing和Müntz首次证明土壤具有硝化作用。

　　五年后，Warrington证实了只有不断接种新鲜的泥土才能保持土壤的硝化能力。而在1890年，Winogradsky成功培养了亚硝化细菌。但是，这些先驱者们仍然不确定这些细菌的工作原理，也无法由此大规模开展有效的工程应用。

　　到现在为止，欧洲一直主宰着污水处理技术的发展。在美国，人们对污染控制的关注促成了马萨诸塞州劳伦斯实验站的建立。

　　劳伦斯试验站由Hiram F. Mills和Sedwick教授主管，Mills是一位杰出的水文学家， Sedwick教授则毕业于麻省理工学院。

　　沿着Allen Hazen的研究方向，劳伦斯实验室在1887年开展了一系列的过滤实验，类似于Frankland当年从事的间歇过滤实验。

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